赤潮現(xiàn)象的生態(tài)根源

赤潮現(xiàn)象的生態(tài)根源

赤潮是一種自然現(xiàn)象，通過海水中的藻類等浮游生物的爆發(fā)性繁殖和聚集，局部海域水質(zhì)異常。早先因夜光藻引起赤潮時海水呈桃紅色而得名。實際上,多數(shù)甲藻如Exuriaella等引起的赤潮,海水并非“赤”色。赤潮主要發(fā)生于沿岸水域,面積從數(shù)百平方米至上萬平方公里不等,厚度約為3米左右。赤潮是一種局部海域災(zāi)害性生態(tài)破壞現(xiàn)象。不僅會使海水pH值升高,粘稠度增大,改變浮游生物的生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu),而且因其瘋狂增殖大量耗氧,阻斷陽光入射,使海洋環(huán)境惡化,導(dǎo)致大量魚、蝦、貝類等海產(chǎn)物窒息死亡。如1987年美國麻薩諸塞州CapeCod灣一次赤潮使14條巨鯨死亡。同時,許多藻類還會分泌毒素,直接毒死海域水生動物,并通過生物鏈,富集于魚、貝體內(nèi),人類誤食后,則可引起中毒,乃至死亡。1赤潮的形成和發(fā)生1.1海水淡化環(huán)境人類在古代即觀察到有赤潮現(xiàn)象的存在。圣經(jīng)時代就有了關(guān)于赤潮的記載。達爾文也曾于1832年報道了智利外海發(fā)生的赤潮現(xiàn)象。但赤潮發(fā)生的確切原因至今尚未完全闡明。目前從理化環(huán)境的變化分析,初步認(rèn)為工業(yè)廢水和生活污水的傾注所引起的海水環(huán)境污染,沿海陸地化肥、農(nóng)藥廣泛超量使用和近海網(wǎng)區(qū)養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展(向水域中投放大量餌料)所引起的海水中磷酸鹽、無機氮等營養(yǎng)料富集和鐵、錳等微量元素鹽度提高是促進赤潮生物大量繁殖,從而形成赤潮現(xiàn)象的主要人為因素。此外,還與海溫、氣候,包括厄爾尼諾現(xiàn)象等自然條件的變化有關(guān)。一般赤潮多發(fā)生于雨水少、氣溫高、光照充足的20℃～30℃的海域中。1.2赤潮中的水環(huán)境赤潮在亞洲、美洲和歐洲等全世界30多個沿海國家海域都有發(fā)生。尤到20世紀(jì)中葉,一些發(fā)達國家隨著經(jīng)濟大幅度增長,帶來嚴(yán)重的公害,使赤潮現(xiàn)象頻頻發(fā)生。50～60年代,美國佛羅里達州沿海,幾乎每年都發(fā)生赤潮,70年代更加頻繁。1973年8月美國新英格蘭沿岸海域發(fā)生赤潮,幾天之內(nèi)損失達3400萬美元。日本60年代后期,不僅在熊本因水體污染發(fā)生了聞名世界的水俁病(死亡1004人),而且在賴戶內(nèi)海每年發(fā)生赤潮最多達300余次,僅1969～1973年5年間赤潮就使日本漁業(yè)損失2417億日元。實際上,赤潮已成為當(dāng)今世界性的海洋災(zāi)害。1.3赤潮災(zāi)害發(fā)生情況在我國,80年代前很少發(fā)生赤潮。據(jù)記載,1933～1979年46年間我國僅發(fā)生赤潮29次,至80年代,1980～1989年間發(fā)生11次。到1990年,僅一年內(nèi)即發(fā)生34次赤潮,爾后一直呈逐年增加,1991～1999年9年間竟發(fā)生赤潮236次之多,平均每年26.2次。在短短10多年中已快速成為世界上赤潮災(zāi)害多發(fā)國。其中,尤以東海沿岸海域發(fā)生次數(shù)最多,據(jù)1933～1997年記載,約占我國東海、黃海、渤海、南海海區(qū)發(fā)生總數(shù)的50%(132/265)。每年赤潮造成的直接經(jīng)濟損失均超過億元。2赤潮毒素的種類赤潮對人體健康的威脅主要來自赤潮毒素。目前我國對赤潮毒素的研究工作尚較落后,研究品種較單一,分子毒理學(xué)研究剛起步,對水產(chǎn)品中赤潮毒素的允許標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。已知我國沿岸海域中能引起赤潮的生物有260余種,其中能產(chǎn)生赤潮毒素的就有78種。毒素多由引起赤潮的海洋藻類分泌,魚、貝類攝入藻類后,毒素即在其體內(nèi)蓄積,有時魚、貝類即使不被毒死,但其體內(nèi)的赤潮毒素含量仍大大超過人體可接受水平,人誤食后就會中毒。因常見由食用牡蠣等貝類引起,故習(xí)慣上又將這種毒素稱為貝毒。目前已知的貝毒主要有以下3種:2.1dsp的生物毒性引起我國1998年渤海灣大赤潮的倒卵形鰭藻(屬甲藻門)即產(chǎn)生這種貝毒。腹瀉性貝毒中最主要的毒素是軟海綿酸。這種酸因為首先從海綿中分離出來而得名。它主要作用于人體的酶系統(tǒng),為腫瘤促進劑,對人體的毒性:LD50=192μg/kg,其引起的食物中毒主要癥狀有:惡心、嘔吐、腹瀉、寒顫、腹絞痛等,極易與細菌性腸胃炎相混淆。盡管還沒有對人類致死的報道,但在所有海洋毒素中,DSP的分布范圍最廣,發(fā)病率最高。在貝體內(nèi),DSP主要蓄積于中腸腺中,其含量約為可食肉部分的10倍。2.2甲藻毒素b為產(chǎn)物主要毒素為亞歷山大藻(屬甲藻門)產(chǎn)生的石房哈毒素(STX),短裸甲藻(屬甲藻門)產(chǎn)生的神經(jīng)毒素。此外,紅藻和藍綠藻也可產(chǎn)生PSP。目前認(rèn)為,PSP也可由甲藻體內(nèi)的共生細菌產(chǎn)生,但甲藻本身的染色體基因也可表達PSP,并可以穩(wěn)定遺傳。1981年,短裸甲藻毒素B已首次由美國Texas大學(xué)生物化學(xué)系分離和鑒定。1995年,美國加州斯克利普斯研究所和加州大學(xué)圣地亞哥分校NicolaouKC教授等已成功將其人工合成。PSP引起的中毒癥狀主要有:肢體麻木、無力,進而麻痹,嚴(yán)重者引起心肌損害、呼吸中樞麻痹、心臟驟停,直至死亡。1987年美國北卡羅來納首次發(fā)生短裸甲藻赤潮,48人因進食染有PSP毒素的牡蠣而中毒,因進食不多,故神經(jīng)毒癥狀較輕,也無人死亡,但都同時伴有消化系癥狀。2.3mc用量大,導(dǎo)致c干預(yù)增長主要毒素為微囊藻毒素(MC),是由顫藻(屬藍藻門)或微囊藻(屬綠藻門)所產(chǎn)生的環(huán)狀七肽肝毒素,也是一種強烈的親肝性促癌劑。可引起肝細胞框架的破壞,并導(dǎo)致肝細胞壞死和肝內(nèi)出血。但引起急性中毒的MC劑量較大,一般都超過自然界水體中的毒素水平。MC能抑制蛋白磷酸酶,因而相對增加了蛋白激酶C的活力,成為強促癌劑。國內(nèi)有學(xué)者研究廈門市同安地區(qū)肝癌高發(fā),與該地區(qū)飲用水中有顫藻、微囊藻污染致MC含量增高(70%水樣MC含量超過100ng/L)密切相關(guān),且常規(guī)飲水消毒處理并不能完全消除MC(自來水MC檢出率達100%),認(rèn)為短期和長期接觸MC的安全指導(dǎo)值分別為1000ng/L和100ng/L較為合適。2.4有明顯的生物活性美國KrzanowskiJJ等1994年報道赤潮毒素(提取物)對人呼吸道黏膜有明顯的生物學(xué)活性,可引起成人哮喘。荷蘭學(xué)者MehtaM等通過猴試驗證實,赤潮毒素可經(jīng)皮膚和口腔黏膜快速滲透性吸收。30年赤潮發(fā)生概況目前對赤潮的發(fā)生尚難及時預(yù)報,科學(xué)的治理方法仍然是以防為主。我國海洋局專家最近預(yù)計,2000年我國海域赤潮發(fā)生頻率與1999年大體相當(dāng),發(fā)生次數(shù)仍在20～30次左右。自北向南,赤潮的多發(fā)區(qū)為遼寧、河北、山東沿海以及長江口、杭州灣及珠江口鄰近海域。根據(jù)這一情況和目前東海海域赤潮發(fā)生狀況,特提出以下防制對策:3.1生物種類的引入加強監(jiān)測、監(jiān)視及預(yù)報研究;強化海洋排污污染的綜合治理;嚴(yán)格控制抵滬貨運船只排放壓艙水,以防外來赤潮生物種類的引入;利用細菌殺藻現(xiàn)象,積極開展微生物防治赤潮的實驗研究,并力爭及早用于赤潮海域殺藻?？茖W(xué)實驗已證實,5～20mL/m3甲醛溶液可殺傷甲藻等赤潮生物,0.1～0.5g/m3KMnO4(高錳酸鉀)液不僅能殺死甲藻,還能引起藻體快速解體。目前此法可在東海赤潮海域試用,較為安全、可靠。3.2加強赤潮海域水產(chǎn)品的貝毒檢測和衛(wèi)生監(jiān)督赤潮發(fā)生后死魚、蝦、貝類須消毀或作工業(yè)原料,不宜供食用;食用來自赤潮海域的貝類水產(chǎn)品前,必須摘除貝體內(nèi)中腸腺,并沖洗干凈;加強對本市的赤潮海域水產(chǎn)品的貝毒檢測和衛(wèi)生監(jiān)督。組織有關(guān)專家研制水產(chǎn)品中貝毒含量的安全標(biāo)準(zhǔn);加